13.5. Осадочные формации плитного чехла и эволюция структурного плана платформ

Осадочные формации платформ в целом отличаются от формаций подвижных поясов отсутствием или во всяком случае слабым развитием, с одной стороны, глубоководных и, с другой стороны, грубообломочных континентальных осадков. Лишь скорее в виде исключения на плитах встречаются черносланцевые толщи типа верхнедевонского доманика Русской и Тимано-Печорской плит, сибирского верхнекембрийского «доманика», верхнеюрской баженовской свиты Западной Сибири, черных сланцев среднего палеозоя плиты Мидконтинента Северной Америки. Все эти образования возникли в условиях некомпенсированного прогибания при глубине моря в несколько сотен метров, в то время как глубина появления типичных осадков платформенного чехла обычно не превышала 50 м и лишь местами достигала 100 м. Поскольку платформенное осадконакопление протекало в континентальных или очень мелководных условиях, на него существенное влияние оказывала климатическая обстановка. Вследствие этого характер отложений, слагающих крупные формационные ряды отдельных этапов (циклов) развития плитного чехла, заметно различаются, и эти ряды  приходится рассматривать раздельно (рис. 13.7). Однако формации, занимающие одинаковое положение в этих рядах, имеют достаточно много общего и характеризуют одни и те же фазы тектонического развития.

Р ис. 13.7. Формационные ряды Восточно-Европейской, Сибирской и Северо-Американской платформ, по В.Е. Хаину (1964): 1—8 — формации: 1 — континентальная (а — нижняя, б — верхняя); 2 — лагунная красноцветная; 3 — морская терригенная (а — трансгрессивная, б — регрессивная); 4 — известняковая; 5 — гипсово-доломитовая; 6 — угленосная; 7 — соленосная; 8 — трапповая; 9 — глауконит в морской терригенной формации; 10 — перерыв в отложении осадков

В основании формационных рядов чехла обычно залегают континентальные обломочные формации: серо-, красно- или пестроцветные бескарбонатные, с каолиновым цементом — продуктом размыва коры выветривания, иногда с лимническими углями в условиях гумидного климата (красная окраска характерна для тропических условий, серая — для умеренных), а также красноцветные с карбонатным цементом, нередко гипсоносные — в аридном климате. С началом морокой трансгрессии на смену континентальным формациям сначала приходят паралические или лагунные: соответственно сероцветная паралическая угленосная в гумидном и гипсосоленосная эвапоритовая — в аридном климате. Как отмечалось выше, особенно мощные эвапориты, нередко включающие не только каменную, но и калийные соли, накапливаются в авлакогенах, например в Днепровоко-Донецком, и в глубоких синеклизах типа Прикаспийской или Среднеевропейской. По мере дальнейшего развития трансгрессии эти формации перекрываются трансгрессивными терригенными формациями — в гумидном климате кварцево-песчаной с глауконитом и фосфоритами, а в аридном — пестроцветной песчано-глинистой, иногда с гипсом.

В фазу максимальной трансгрессии (инундации, т.е. затопления, по С.Н. Бубнову), когда внутренние источники сноса — щиты, массивы, вершины антеклиз — перекрываются морем, преобладание получают карбонатные формации — гумидные мергельно-известняковые (в мелу и палеогене формация писчего мела и мелоподобных мергелей) и аридные — преимущественно доломитовые. В отдельных более глубоких впадинах и, в частности, в авлакогенах в условиях дефицита материала отлагаются темные, обогащенные органическим веществом минерально-сланцевые толщи «доманикового» типа; зоны их накопления нередко окаймляются рифовыми постройками авандельтового происхождения (рис. 13.8). Трансгрессия в конце концов сменяется регрессией и начинается обратная последовательность формаций, завершающаяся снова континентальными, в холодном климате покровно-ледниковыми (квартер Северного полушария, неоген — квартер Южного) формациями. Последние могут находиться и в основании ряда, например в верхах карбона — низах перми южных, гондванских платформ. Во внеледниковых областях ледниковая формация замещается лёссовой.

Рис. 13.8. Взаимоотношение фаций в девонских и каменноугольных отложениях Камско-Кинельской системы прогибов (Волго-Уральская область Восточно-Европейской платформы), по M.Ф. Мирчинку, Р.О. Хачатряну и др., упрощено: 1 — известняки; 2 — глинистые известняки; 3 — доломиты; 4 — битуминозные глинисто-кремнистые известняки и сланцы; 5 — рифогенные известняки и доломиты; 6 — глины и аргиллиты; 7 — песчаники; 8 — угли и углистые сланцы; 9 — гранитогнейсы Рис. 13.9. Перераспределение и переориентировка прогибов Восточно Европейской платформы от байкальского этапа (I) к каледонскому (II), герцинскому (III) и альпийскому (IV). По Н.С. Иголкиной и др. (1970), с изменениями: 1 — поднятия; 2 — слабые погружения (мощности отложений до 500 м); 3 — интенсивные погружения (более 500 м); 4 — авлакогены; 5 — фронт каледонских надвигов Скандинавии

На протяжении плитной стадии, которая на древних платформах длилась 500—600 млн лет, их структурный план претерпевал неоднократные изменения. Эти изменения были приурочены в основном к границам циклов и подчинялись закономерности, впервые установленной для Русской плиты А.П. Карпинским и оказавшейся справедливой для всех других платформ. Согласно этому «правилу Карпинского», наибольшее погружение на каждом тектоническом этапе испытывает полоса, расположенная вблизи наиболее активного в данную эпоху (особенно пережившего орогенез) подвижного пояса и параллельная ему. Так, на Русской плите (рис. 13.9) в каледонском цикле основное погружение испытала ее северо-западная часть, тяготеющая к Скандинавским каледонидам; в это погружение был втянут и Балтийский щит. На герцинском этапе в интенсивные опускания была втянута восточная половина платформы, примыкающая к Уральскому подвижному поясу, а на юге в полосе, параллельной Средиземноморскому поясу, возник Припятско-Днепровско-Донецкий авлакоген. В альпийском цикле в погружения была вовлечена вся южная часть платформы, вместе с молодой Скифской плитой, тяготеющая к тому же Средиземноморскому поясу, в то время как ее остальная часть постепенно втягивалась в поднятие.

На Сибирской платформе основные опускания в каледонском цикле испытала ее южная часть (особенно Ангаро-Ленский прогиб), граничащая с Центральноазиатским подвижным поясом. На герцинском этапе область максимальных погружений переместилась в северо-западную часть платформы, пограничную с Таймырской подвижной системой, а на киммерийском этапе — в восточную — Вилюйскую синеклизу, открывавшуюся в Верхояно-Колымский бассейн. На собственно альпийском этапе, в мелу и кайнозое, погружения сосредоточились в Енисей-Хатангском и Лено-Вилюйском (Предверхоянском) прогибах, вблизи переживавших позднекиммерийские поднятия Таймыра и Верхоянья, а остальная часть платформы испытывала поднятие.

Следует оговориться, что эти перестройки структурного плана никогда не оказывались полными — более ранние зоны прогибания продолжали его испытывать и в дальнейшем, но в более замедленном темпе и с постепенным затуханием.

Рассматривая в целом факторы развития и эволюции структуры платформ, приходим к заключению, что оно определялось как внутренними, так и внешними факторами. К внутренним факторам относятся разогрев и охлаждение литосферы платформ. Разогрев происходил в эпохи существования суперконтинентов — в раннем рифее, в позднем палеозое — раннем мезозое и в более короткие эпохи активизации, в частности в девоне. Для него были особенно благоприятны периоды замедленного движения литосферных плит, в состав которых входили те или иные платформы Следствием разогрева являлось растяжение, приводившее к образованию рифтов и к магматизму — базальтовому и щелочно-базальтовому. В промежуточные эпохи охлаждения литосферы платформы испытывали нарастающее погружение, над авлакогенами формировались синеклизы, в чехле развивалась отраженная складчатость. Н.С. Шатский полагал, что эта тенденция вообще господствует на платформах и что щиты и антеклизы являются остаточными формами, отстававшими от синеклиз в процессе общего погружения. Некоторые факты — обилие перерывов в осадконакоплении, проявления интрузивного магматизма на щитах и антеклизах — показывают, что это не так или во всяком случае не совсем так и что положительные структуры платформ испытывают активный подъем. Для Воронежской антеклизы — типичной структуры этого типа — это недавно было убедительно показано (Л.Д. Шевырев).

О воздействии внешних факторов уже много говорилось выше. Хороший пример взаимодействия внутренних и внешних факторов приведен американским геологом Дж. Клейном. Мичиганская и Иллинойская синеклизы Северо-Американской платформы возникли над авлакогенами и первоначально развивались по «правилу Шатского», т.е. под влиянием охлаждения литосферы и нагрузки осадков. Однако в позднем палеозое их прогибание усилилось под воздействием тангенциального стресса со стороны Аппалачского орогена, т.е. в действие вступил уже внешний фактор.

Оглавление | ГЛАВА 14. ОБЛАСТИ ВНУТРИКОНТИНЕНТАЛЬНОГО ОРОГЕНЕЗА